自动化立体库的设计问题

2023-03-27 18:55

  分拣区:这是一个比较广泛的概念。既包括末端分拣,也包括拆托盘和拆箱拣选,尤其是后者,其需求随着业务的不同,差异甚大。就末端分拣而言,有各种形式的分拣技术可以使用,如交叉带分拣机、滑块式分拣机、跃起轮分拣机、矩阵式分拣机等最为常见。分拣机的设计主要要根据产品的型式和流量来进行选择,价格差异很大。分拣能力一般从几千件到几万件不等,这对于设计者有一定的挑战。很多初始设计者不能充分了解分拣机的原理,从而做出错误的选择,这种情况也是常见的。

  收货区:收货区的大小,不仅与业务量有关,而且与业务流程有关。比如是否可以直接入库?有的业务要求到货货物要进行QC,有的要更换托盘重新码垛,有的还要做一些别的处理等,这样,收货区的大小将受到很大影响。对QC来说,有的很简单,只需要对外观进行检查,有的只要进行抽查,有的可能需要注意检查,有的还有时间存放要求等,差异很大,这在设计中是要引起注意的。

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  发货区:发货区设计在很多场合并未引起注意和重视,从而导致很多问题发生。其实,发货区在整个立体库设计中占据非常重要的位置。发货区的大小固然与物流量密切相关,还与波次设计有很大关系,近年来,立体化和自动化的集货与发货,越来越受到重视,发货区的设计进入到一个新的阶段。

  五、其他细节问题

  1)消防喷淋

  消防喷淋在立体库设计中经常是一个令人头疼的问题。有些立体库根本无法解决这一问题。如四向穿梭车库。这不仅限制了设计的选择空间,而且也会导致很大的空间浪费。而从另一个角度看,我国现行的消防规范,或许到了需要认真关注自动化立体库需求的时候了。如何做到既合理科学,又安全有效,是我们制定消防规范时应考虑的一个关键问题。

  顺便提一下我国关于物流尤其是立体库的消防规范,由于缺乏科学依据,所有的条文基本上还是凭借一些老的经验,基于传统仓库的概念而制定的。与立体库本身的需求差距甚远。如何科学制定规范,是摆在我们面前的一个艰巨的任务,可谓任重而道远。

  2)货架、货叉与托盘

  有一些细节的问题将影响总体设计。首先看托盘设计。托盘是立体库设计最基础的条件或最基础的工

  作。尽管标准托盘(即1000X1200规格的托盘)是优先考虑的选项,但对于实际使用而言,非标的情况也是非常多的,特别是制造业物流。货物单元(即托盘+单元货物)尺寸的设计要特别重视,通常情况下,立体库并不要包含所有物料,只要符合大多数货物储存即可。

  对堆垛机而言,托盘的设计还包括一些细节需求,如托盘型式,承载能力,叉孔高度等。以川字底托盘为例,叉孔高度往往不是由托盘载重决定的,而是由货叉高度和挠度决定的。再看货叉设计和选择。目前货叉的设计基本上只是一项选型的工作。采用像米亚斯、长臂猿等专业公司的货叉是一种经济而稳妥的做法。这些企业的产品手册会提供实际使用中多种规格型号的各种参数,包括伸叉长度,载荷,以及满载下的挠度等。即使这样,货叉的选择仍然是一项比较专业的工作,对工期和成本的影响还是不小的。值得注意的是,货叉的选择会影响托盘的设计,因此,只有选择好了货叉,托盘才能确定。

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  图1 双伸货叉示意图(来源于米亚斯)最后看看货架的设计,以最简单的AS/RS为例,首先,对一些非标的重型货架的设计,进行有限元分析是非常必要的,这是很多货架厂并不具备的能力。

  其次,货架的设计与单元货物有直接关系。一般情况下,载货单元(托盘+货物)的尺寸(长宽高)决定了货架的尺寸。需要注意的是,在确定层高(底层高度,中间层层高,顶层高度)的时候,各种尺寸设计要符合设计规范的规定。此外,由于采用组合式货架,层高一般要按照75或100的倍数设计,当然,如果货架采用定制孔的话,就没有这个限制,但这种情况很少,目前只有少数几个货架厂才能提供这种定制货架。

  3)基础荷载

  立体库的基础荷载计算是一个专门的话题,也是困扰大家的一个问题。有两个参数:其一是集中荷载,其二是平均荷载。集中荷载一般是指一个柱脚或一个特殊的点(如提升机基座)

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  所承受的最大荷载。这一荷载直接影响建筑物梁的设计。一般情形下,计算集中荷载时,要计算一个区域内受载荷最大的点或几个点(柱脚)。

  在所有货位均取最 大 值 的 工 况下,计算集中荷载。当然,一般还要有一个安全系数作为保障。安全系数的选择要根据实际工况和重要程度进行选择,取值在1.2~1.4之间为宜。

  平均荷载计算公式是整个立体库区域(有的理解为货架区域)的总荷载除以其面积。总荷载包括货物及设备(货架、堆垛机、输送机等)的荷载。然而,在实际设计中,单纯的说平均荷载是容易出问题的。因为计算公式中两个参数需要明确定义。所以,在提出平均载荷的同时,还要提出计算区域的总荷载,以便建筑设计考虑。对建筑设计而言,平均荷载主要关乎桩基的设计,桩基需要承受的总荷载才是计算的所关注的。需要指出的是,由于立体库不可能做到满载(每个货位放满货物,且达到设计载荷),因此,在计算平均荷载时,安全系数应该是一个小于1的系数。具体取值在0.7~0.9之间,要根据实际情况予以确定。关于这一点,目前还存在不同的认知。

  4)其它

  立体库设计需要注意的细节事项还有很多,如巷道宽度的设计,安全距离问题(多种情形下),有关托盘、输送机、载货台、货架之间的尺寸链问题,基础设计问题等,限于篇幅,本文不再一一例举,读者在设计中需要自己去体会。


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